基于拓扑优化的曲面薄壁结构加筋布局与高度协同优化设计方法

来源：计算力学学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：刘磊,刘杨,刘书田

单位：大连理工大学 工程力学系 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连海事大学 交通运输工程学院, 大连 116025,大连理工大学 工程力学系 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024

摘要：研究建立了基于拓扑优化的曲面薄壁结构加筋布局和加筋高度协同优化设计方法。借助NURBS技术,将复杂空间曲面参数化,建立曲面薄壁从三维表面到其参数域的映射关系;在参数平面内定义设计变量以描述加筋的有无,采用基于Heaviside函数的铸造约束定向增长拓扑参数化方法,实现加筋的布局和高度的协同描述,以结构柔顺度为目标建立可实现加筋布局和加筋高度协同优化的拓扑优化模型。通过典型算例验证了方法的有效性。数值结果表明,通过使用这种显式参数化方法,可以在曲面薄壁结构上获得高度可变的清晰加筋布局。

关键词：加筋设计,薄壁结构,拓扑优化,协同优化设计,曲面参数化,

基金资助：国家自然科学基金(12272076;U2341232)资助项目.